《暖通空调》讲义

暖通空调调HeatingVentilating&AirConditioning讲授者：：胡益雄雄Tel通空调调HVAC第一章绪绪论1、什么是是暖通空空调？2、暖通空空调有哪哪些系统统及其工工作原理理？暖通空调调HVAC1.1采暖通风风与空气气调节的的含义（（P1）采暖（Heating）：向建建筑物供供给热量量，保持持室内一一定温度度。通风(Ventilating)：利用室室外空气气（新风风）置换换室内空空气，以以改善室室内空气气品质。。其中，，除去室室内多余余热湿量量受室外外空气状状态的限限制。空气调节节(Airconditioning)：用技术术手段对对特定空空间室内内参数进进行调节节与控制制，并提提供足够够量的新新鲜空气气。室内内参数包包括建筑筑热湿环环境和空空气品质质等方面面。暖通空调调：HVAC(Heating,VentilatingandAirconditioning)暖通空调调HVAC1.2采暖通风风与空气气调节系系统的工工作原理理民用建筑筑采暖通通风空调调系统冷负荷：：夏季，，为了维维持室内内温度，，从房间间里向外外移出的的热量湿负荷：：夏季，，为了维维持室内内湿度，，从房间间里向外外移出的的湿量热负荷：：冬季，，为了维维持室内内温度，，外界提提供给室室内的热热量采暖通风风与空气气调节的的任务：：向室内内提供冷冷量或热热量，并并稀释室室内的污污染物，，以保证证室内具具有适宜宜的热舒舒适条件件和良好好的空气气品质暖通空调调HVAC工业建筑筑采暖通通风空调调系统对于工业业建筑，，一般的的厂房空空间大、、人员密密度小，，如果夏夏季全面面对厂房房进行温温湿度控控制其能能耗、费费用很高高，因此此除了一一些特殊殊的生产产车间、、厂房外外，一般般夏季不不考虑对对整个车车间的温温湿度控控制。在在冬季，，温暖地地区的厂厂房，也也不向室室内供热热以保持持一定温温湿度。。但在厂厂房中，，许多工工艺设备备会散发发出一些些对人体体有害的的气体、、蒸汽、、固体颗颗粒物能能污染物物，为保保证工作作人员的的身体健健康，必必须对这这些空气气污染物物进行排排污净化化治理。。暖通空调调HVAC暖通空调调的工作作原理通过采暖暖通风空空调系统统控制进出房间间的热量、湿湿量和空空气量，在所希希望维持持的特定定空间室室内状态态范围内内实现热量量、湿量量和风量量的动态平衡衡。暖通空调调HVAC1.3采暖通风风与空气气调节系系统的分分类1.3.1按对建筑筑环境控控制功能能（1）控制建建筑热湿湿环境—主要控制制对象为为建筑物物室内的的温湿度度，属于于这类系系统的有有空调系系统和采采暖系统统（2）控制建建筑物内内污染物物—主要控制制建筑物物室内空空气品质质，如通通风系统统、建筑筑防排烟烟系统上述两大大类的控控制对象象和功能能互有交交叉。如如以控制制室内空空气品质质为主要要任务的的通风有有时也可可以有采采暖或去去除余热热余湿的的功能；；而以控控制室内内热湿环环境的空空调也可可以有控控制室内内空气品品质的功功能。暖通空调调HVAC1.3.2按承担室室内负荷荷的介质质以建筑热热湿环境境为主要要控制对对象的系系统，根根据承担担室内热热负荷、、冷负荷荷和湿负负荷的介介质不同同分为下下面五类类（P4）（1）全水系系统—全部用水水承担室室内的热热负荷和和冷负荷荷（2）蒸汽系系统—以蒸汽为为介质，，向建筑筑物供应应热量（3）全空气气系统—以空气为为介质，，向建筑筑物供应应热量或或冷量（4）空气-水系统—以空气和和水为介介质，共共同承担担室内负负荷（5）冷剂系系统—以制冷剂剂为介质质，直接接用于对对室内空空气进行行冷却、、去湿或或加热暖通空调调HVAC1.3.3按空气处处理设备备的集中中程度以建筑热热湿环境境为主要要控制对对象的系系统，根根据空气气处理设设备的集集中程度度来分类类，可以以分为下下面三类类（p4-p5）（1）集中式系系统—空气集中于于机房内进进行冷却、、去湿、加加热、加湿湿等处理，，房间内是是有空气分分配装置（2）半集中式式系统—对空气处理理的设备分分设在各个个被调节和和控制的房房间内，而而又集中部部分处理设设备，如冷冷冻水或热热水集中制制备或新风风进行集中中处理等（3）分散式系系统—对室内进行行热湿处理理的设备全全部分散于于各房间内内，如家庭庭中常用的的房间空调调器、电采采暖器都属属于此类系系统暖通空调HVAC1.3.4按空调系统统用途以建筑热湿湿环境为主主要控制对对象的空调调系统，根根据其用途途或服务对对象不同分分为以下两两类（P5）（1）舒适型空空调系统—简称舒适空空调，为室室内人员创创造舒适健健康环境的的空调系统统（2）工艺性空空调系统—又称工业空空调，为生生产工艺过过程或设备备运行创造造必要环境境条件的空空调系统暖通空调HVAC1.3.5按建筑物内内污染物为为主要控制制对象（P5-P6）1.3.5.1按用途分类类（1）工业与民民用建筑通通风—以治理工业业生产过程程和建筑中中人员及其其活动产生生的污染物物为目标的的通风系统统（2）建筑防排排烟—以控制建筑筑火灾烟气气流动，创创造无烟的的人员疏散散通道或安安全区的通通风系统（3）事故通风风—排除突发事事件产生的的大量有燃燃烧、爆炸炸危害或有有毒害的气气体、蒸气气的通风系系统暖通空调HVAC1.3.5.2按通风的服服务范围分分类（1）全面通风风—向某一房间间送入清洁洁新鲜空气气，稀释室室内空气中中的污染物物浓度，同同时把含污污染物的空空气排到室室外。也称称稀释通风风（2）局部通风风—控制室内局局部地区的的污染物的的传播或控控制局部地地区的污染染物的浓度度达到卫生生标准要求求的通风。。又称局部部排风和局局部送风暖通空调HVAC1.3.5.3按空气流动动的动力分分类（1）自然通风风—依靠室外风风力造成的的风压或室室内外温度度差造成的的热压使室室外新鲜空空气进入室室内，室内内空气排到到室外。（2）机械通风风—依靠风机的的动力向室室内送入空空气或从室室内排出空空气。暖通空调HVAC1.4采暖通风与与空调技术术的发展概概况（（P6-P8）暖通空调HVAC第二章热负负荷、冷负负荷与湿负负荷计算主要概念（（P9）热负荷：为为了补偿房房间失热需需向房间供供应的热量量称为热负负荷冷负荷：为为了保持建建筑物的热热湿环境，，在某一时时刻需要向向房间供应应的冷量湿负荷：为为了维持室室内相对湿湿度恒定不不要从房间间除去的湿湿量注：1）对建筑而而言，热负负荷主要在在冬季过程程，冷负荷荷主要在夏夏季过程，，湿负荷不不取决于季季节，只取取决于过程程。2）上述负荷荷是暖通空空调设计依依据。其计计算以室外外气象参数数和室内空空气参数为为依据。暖通空调HVAC2.1室内外空气气计算参数数2.1.1室外空气计计算参数(P9-P10)室外空气计计算参数是是指现行《采暖通风空空调设计规规范》（以下简称称《规范》）（GBJ19-87）中规定的的用于采暖暖通风与空空调设计计计算的室外外气象参数数。《规范》(GBT19-87)中的“暖通通空调设计计计算室外外气象参数数”，按全年有少数数时间不保保证室内温温湿度标准而制定定。主要有有a）夏季空调调室外计算算干、湿球球温度用于计算夏夏季新风冷冷负荷b)夏季空调室室外计算日日均温度和和逐时温度度用于计算围围护结构的的非稳态传传热量c)冬季空调室室外空气计计算温度、、相对湿度度用于计算围围护结构的的热负荷和和新风热负负荷d)冬季采暖室室外计算温温度和冬季季通风设计计温度用于计算通通风量和通通风冷负荷荷暖通空调HVAC夏季空调室室外计算逐逐时温度（（tτ）按下式确确定：tτ=to.m+βΔtd式中，to.m---夏季空调室室外计算日日平均温度度，规范规规定取历年年平均不保保证5天的日平均均温度β---室外空气温温度逐时变变化系数，，按P10表2-1确定；Δtd---夏季空调室室外计算平平均日较差差，摄氏度度，按附录录2-1确定或按下下式计算；；暖通空调HVAC式中，--夏季空调室室外计算干干球温度，，℃；2.1.2室内空气计计算参数(P9-P10)室内空气计计算参数的的选择主要要取决于：：1、建筑房间间使用功能能对舒适性性的要求。。影响人舒舒适感的主主要因素首首先是室内内空气的温温湿度和空空气流速，，其次是衣衣着情况、、空气新鲜鲜程度、室室内各表面面的温度等等2、不同地区区、不同的的冷热源、、经济条件件差异和节节能性要求求《规范》规定，对舒舒适性空调调和采暖，，室内计算算参数如下下：夏季：温度度应应采采用24~28ºC相对湿度应应采用40%~65%风速不不应大于于0.3m|s冬季：温度度应应采采用18~22ºC相对湿度应应采用40%~60%风速不不应大于于0.2m|s（采暖不要要求）暖通空调HVAC2.2冬季建筑热热负荷暖通空调HVAC基本耗热量量（式2-3）构成围护结构的的耗热量附加耗热量量门窗缝隙渗渗入冷空气气的耗热量量（式2-4）朝向风力外门开度高度暖通空调HVAC《规范》中所规定的的“围护结结构的耗热热量”实质质上是围护护结构的温温差传热量量、加热由由于外门短短时间开启启而侵入的的冷空气的的耗热量以以及一部分分太阳辐射射热量的代代数和。为为了简化计计算，《规范》规定：围护结构的的耗热量包包括：基本本耗热量和和附加耗热热量两部分分。2.2.1围护结构的的耗热量1、围护结构构的基本耗耗热量暖通空调HVAC2、围护结结构附加耗耗热量(1)朝向修正率率不同朝向的的围护结构构，受到的的太阳辐射射热量是不不同的；同同时，不同同的朝向，，风的速度度和频率也也不同。因因此，《规范》规定对不同同的垂直外外围护结构构进行修正正。其修正正率为：北、东北、、西北朝向向：0~10％；东、西朝向向：-5％；东南、西南南朝向：-10％~-15％南向：-15％~-30％选用修正率率时应考虑虑当地冬季季日照率及及辐射强度度的大小。。冬季日照照率小于35％的地区，，东南、西西南和南向向的修正率率宜采用-10％~0，其他朝向向可不修正正。暖通空调HVAC(2)风力附加率率在《规范》中明确规定定：在不避避风的高地地、河边、、海岸、旷旷野上的建建筑物以及及城镇、厂厂区内特别别高的建筑筑物，垂直直的外围护护结构热负负荷附加5％~10％。(3)外门附加率率为加热开启启外门时侵侵入的冷空空气，对于于短时间开开启无热风风幕的外门门，可以用用外门的基基本耗热量量乘上按下下面的相应应的附加率率。阳台门门不应考虑虑外门附加加率。暖通空调HVAC(4)高度附加率率由于室内温温度梯度的的影响，往往往使房间间上部的传传热量加大大。因此规规定：当民民用建筑和和工业企业业辅助建筑筑的房间净净高超过4m时，每增加加1m，附加率为为2％，但最大大附加率不不超过15％。注意，，高度附加加率应加在在基本耗热热量和其他他附加耗热热量(进行风力、、朝向、外外门修正之之后的耗热热量)的总和上。。即，暖通空调HVAC2.2.2门窗缝隙渗渗入冷空气气的耗热量量暖通空调HVAC当无确切数数据时，多多层建筑可可按表2-6推荐值计算算渗透冷风风量,表中换气次次数是风量量(m3／h)与房间体积积(m3)之比，单位位为(次/h).因此，房间间渗入冷风风量即等于于表中推荐荐值乘以房房间体积。。有空调的房房间内通常常保持正压压，因而在在一般情况况下，不计计算门窗缝缝隙渗入室室内的冷空空气的耗热热量。对于于有封窗习习惯的地区区，也可以以不计算窗窗缝隙的冷冷风渗入。。暖通空调HVAC2.3夏季建筑围围护结构的的冷负荷含义：夏季季围护结构构建筑的冷冷负荷：室室内外温差差和太阳辐辐射作用，，通过围护护结构传入入室内热量量形成的冷冷负荷。2.3.1外墙和屋面面瞬变传热热形成冷负负荷日射和室外外气温综合合作用下，，外墙和屋屋面瞬变传传热形成逐逐时冷负荷荷：Qc(τ)=AK(tc(τ)-tR)（2-5）式中，K——维护结构表表面传热系系数，W/(m².ºC)tc(τ)——外墙和屋面面冷负荷计计算温度得得逐时值，，℃，附2-4，2-5；tR——室内计算温温度，℃考虑修正后后，外墙和和屋面冷负负荷计算温温度为：t’c(τ)=(tc(τ)+td)kαkρ计算式改为为：Qc(τ)=AK(t’c(τ)-tR)（2-7）暖通空调HVAC2.3.2外玻璃窗传传热引起的的冷负荷1、外玻璃窗窗瞬变传热热引起的冷冷负荷外玻璃窗瞬瞬变传热引引起的冷负负荷按下式式计算：Qc(τ)=AwKw(tc(τ)-tR)（2-9）式中，Qc(τ)——外玻璃窗冷冷负荷温度度逐时值，，ºC；附录2-11暖通空调HVAC2、透过玻璃璃窗的日射射得热引起起冷负荷玻璃窗日射射得热按下下式计算：：（2-13）式中，Ca——窗有效面积积系数，附附录2-15CLQ——窗玻璃冷符符合系数，，附录2-16~2-19注：CLQ南北区划分分不同。北北纬27°30ˊ以南为南区区，以北为为北区。综合遮挡系系数Cc.s：非标准玻玻璃、不同同窗类型、、遮阳设施施：Cc.s=CsCiCs——遮阳系数=（实际玻璃璃日射得热热）/（标准玻璃璃窗的日射射得热）附附录2-13Ci——窗内遮阳系系数，附录录2-14，外遮阳算算法同。Dj.max——夏季各纬度度带日射得得热因数的的最大值，附录2-12暖通空调HVAC2.3.3内围护结构构传热引起起的冷负荷荷1、当邻室为为通风良好好的非空调调房间，通通过内墙和和楼板温差差传热形成成冷负荷，，可按（2-5）计算2、当邻室有有一定发热热量，通过过隔墙、楼楼板、内窗窗、内门温温差传热，，可视为稳稳态传热，，不随时间间变化计算算：式中，to.m——夏季空调室室外计算日日平均温度度，℃；Δta——附加温升，，表2-10，℃；暖通空调HVAC2.4室内热源散散热引起的的冷负荷暖通空调HVAC常见室内热热源：工艺艺设备、照照明、人体体。室内热源散散热分类：：显热——对流-空气，瞬时时冷负荷；；——辐射-物体-空气，滞后后冷负荷；；潜热——瞬时冷负荷荷；计算中，对对于显热，，采用冷负负荷系数法法计算。2.4.1设备散热形形成的冷负负荷暖通空调HVAC室内设备散散热形成的的冷负荷用用下式计算算：Qc(τ)=QsCLQ（2-15）式中，Qc(τ)——设备和用具具散热形成成的冷负荷荷，W；Qs——设备和用具具实际显热热散热量，，W；CLQ——设备和用具具显热散热热冷负荷系系数，附录录2-20，2-21（注意查表表时间点的的准确性））。空调系系统不连续续运行，CLQ=1.0。设备和用具具实际显热热散热量计计算2.4.1.1电动设备实实际显热散散热量P18（2-16）～（2-18）2.4.1.2电热设备实实际显热散散热量P19（2-19）2.4.1.3电子设备实实际显热散散热量P19（2-18）2.4.2照明散热形形成的冷负负荷暖通空调HVAC照明散热形形成的冷负负荷按下式式计算得到到：白炽灯：Qc(τ)=1000*N*CLQ（2-20）荧光灯：Qc(τ)=1000*n1*n2*N*CLQ（2-21）式中：N——灯具所需功功率，W；n1——镇流器消耗耗功率系数数；n2——灯罩散热系系数；CLQ——照明散热冷冷负荷系数数，附录2-222.4.3人体散热形形成的冷负负荷暖通空调HVAC人体散热特特征：依性别、年年龄、衣着着、劳动强强度、环境境因素而异异，分显热热、潜热两两部分。成年男子为为标准计算算人体散热热形成的冷冷负荷群集系数φ---以成年男子子为基准，，考虑不同同场所人员员的年龄、、性别构成成以及密集集程度等情情况的不同同而考虑的的折减系数数，见表2-12（P20）；显热冷负荷荷：Qc(τ)=qs*n*φ*CLQ式中，CLQ为人体显热热散热负荷荷系数，见见附录2-23潜热冷负荷荷：Qc(τ)=ql*n*φ表2-132.5湿负荷计算暖通空调HVAC湿负荷：维持持室内含湿量量，需从室内内除去的湿量量。湿源：人、水水面、物料、、新风；1、人体散湿量量mw=0.278nφg××10-6式中，g为成年男子小小时散湿量，，g/h2、敞开表面散散湿量mw=0.278wA×10-3w——单位水面蒸发发量，kg/m²h；表2-15；A——蒸发表面面积积，m²。2.6新风负荷计算算暖通空调HVAC新风负荷：将将室外空气状状态处理到室室内空气状态态所需的能耗耗；新风负荷荷所占比例大大，一般占总总负荷25%~30%，高级宾馆办办公40%。新风负荷计算算：夏季冷负荷：：Qc.o=Mo(ho-hR)（2-28）冬季热负荷：：Qh.o=Mocp(tR-to)（2-29）式中，Mo——新风量，kg/s；ho、hR——室内外空气焓焓值，kJ/kg；tR、to——冬季空调室内内外空气计算算温度，℃;cp——定压比比热.前者与与焓差差有关关，降降温与与减湿湿是同同一冷冷却过过程中中的两两方面面。后者只只与温温差有有关，，因为为加热热与加加湿是是独立立的两两个过过程。。暖通空空调HVAC夏季空空调负负荷计计算练练习将教材材例2-1中“西西安””改为为“北北京””，其其余不不变，，再进进行计计算。。建筑筑平面面图如如下：：2.7空调室室内冷冷负荷荷与制制冷系系统的的冷负负荷暖通空空调HVAC1、得热热量、、冷负负荷、、供冷冷（热热）量量概念不不同，，相互互关联联；1）得热热量：：某一一时间间室内内和室室外热热源进进入房房间的的热量量综合合；冷负荷荷：为为维持持室内内温度度恒定定，在在某一一时刻刻应从从室内内除去去的热热量；；2）供冷冷（热热）量量：某某一时时刻空空调系系统实实际向向房间间提供供的冷冷（热热）量量；3）空调调系统统冷负负荷：：为维维持建建筑物物内各各房间间温度度恒定定，空空调系系统应应提供供的冷冷（热热）量量；得热量量、冷冷负荷荷、供供冷（（热））量一一般都都不一一样；；2、任一一时刻刻，房房间得得热量量≥房房间瞬瞬时冷冷负荷荷（房房间瞬瞬时冷冷负荷荷之和和的最最大值值即““室内内冷负负荷””）室内冷冷负荷荷+新风冷冷负荷荷+其它热热源形形成的的冷负负荷=制冷系系统冷冷负荷荷第3章全全水系系统暖通空空调HVAC3.1全水系系统及及其末末端装装置3.2热水采采暖系系统3.2.1热水采采暖系系统的的分类类与特特点3.2.3热水采采暖系系统的的水力力计算算3.3全水风风机盘盘管系系统3.2.2热水采采暖系系统的的作用用压头头3.1全水系系统及及其末末端装装置暖通空空调HVAC3.1.1全水系系统概概述全水系系统：：完全全用水水作能能量传传递介介质来来承担担建筑筑室内内热负负荷或或冷负负荷的的系统统构成：：热源源/冷源，，管道道系统统和末末端装装置系统分分类：：供热的全水水系统统——全水采采暖系系统/热水采采暖系系统供冷的全水水系统统——全水空空调系系统/全水风风机盘盘管空空调系系统即供热热又供供冷的的全水水系统统——同时具具备热热源和和冷源源采暖系系统：：为使使建筑筑物达达到采采暖目目的，，由热热源